Pangenomics of the zoonotic neglected pathogen Bartonella henselae

Autor: Leandro Gomes Alves
Přispěvatelé: Siomar de Castro Soares, Letícia de Castro Oliveira, Luis Carlos Guimarães, Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Popis: O gênero Bartonella é composto por bactérias Gram-negativas e reemergentes, como a Bartonella henselae, que infecta humanos e sobrevive dentro de eritrócitos. Essa espécie é transmitida por arranhões ou mordidas de gatos domésticos e usualmente causa infecções sintomáticas em humanos, conhecidas como Doença da Arranhadura do Gato. A doença causa múltiplos sinais clínicos em humanos, como doenças dermatológicas, cardiovasculares, linfáticas, hepáticas e do sistema nervoso, principalmente em indivíduos imunossuprimidos. Embora a bactéria seja altamente relevante por sua importância zoonótica em todo o mundo, poucos estudos objetivaram caracterizar os genomas dessa espécie e ainda não há estudos pan-genômicos disponíveis. Aqui, foram realizadas análises de filogenômica, pan-genômica e plasticidade genômica para determinar aspectos epidemiológicos, o tamanho do pan-genoma e sua variabilidade nas ilhas de patogenicidade identificadas. Os 24 genomas de B. henselae analisados apresentaram similaridade variando de 96 a 100%. Foram encontrados dois subconjuntos de genomas nas análises filogenômicas, um composto exclusivamente de linhagens isoladas de gatos e outro de hospedeiros felinos e humanos. Identificou-se um pan-genoma de 1655 genes não redundantes, onde 70% destes genes integram seu core genoma, composto por genes essenciais ao microrganismo. Além disso, o desenvolvimento do pan-genoma do conjunto completo de dados identificou um valor de α = 0,94. A análise de plasticidade genômica revelou a presença de 6 ilhas de patogenicidade e 1 região de fago no genoma de referência B. henselae Houston-1. No geral, os resultados mostraram que os genomas são altamente similares, com um pan-genoma tendendo a tornar-se fechado. Ainda, as regiões de plasticidade genômica analisadas são compostas por genes relacionados à virulência da bactéria. Para a validação dos padrões de distribuição genômica, aponta-se a necessidade de sequenciamento de mais genomas em todo o mundo para melhor caracterizar variações no pan-genoma e compreender os padrões de adaptação dessa espécie. A alta conservação dos genomas dessa espécie é muito importante para o desenvolvimento de novas vacinas e análises de alvos de drogas contra esse patógeno. Esses dados poderão ser utilizados em trabalhos futuros, de grande relevância para a contenção da doença em todo o mundo. The genus Bartonella is comprised of Gram-negative re-emerging bacteria like Bartonella henselae, which infects humans and survives inside erythrocytes. This species is transmitted by scratches and bites from domestic cats and usually causes a symptomatic infection in humans, known as Cat-Scratch Disease (CSD). The disease causes multiple clinical signs in humans, such as dermatic, cardiovascular, lymphatic, hepatic and nervous system diseases mainly in immunosuppressed individuals. Although the bacteria are highly relevant for its zoonotic importance worldwide, few studies aimed at characterizing these species genomes and there is still no pan-genome study available. Here, phylogenomic, pan-genome and genome plasticity analyses were performed to determine the epidemiological aspects, the size of the pan-genome and its variability in the identified pathogenicity islands. The 24 genomes of B. henselae analyzed showed similarity ranging from 96 to 100%. Two subsets of genomes were found in phylogenomic analyzes, one composed exclusively of strains isolated from cats and the other from feline and human hosts. A pan-genomic analysis identified 1655 non-redundant genes, where 70% of these genes integrate their core genome, composed of genes essential to the microorganism. In addition, the pan-genome development of the complete data set identified a α value = 0.94. The analysis of genomic plasticity revealed the presence of 6 pathogenicity islands and 1 phage region in the reference genome B. henselae Houston-1. Overall, the results showed that the genomes are highly similar, with a pan-genome tending to become closed. Furthermore, the regions of genomic plasticity analyzed are composed of genes related to the virulence of the bacteria. For the validation of genomic distribution patterns, the need of sequencing more genomes worldwide is pointed out in order to better characterize the variations in the pan-genome and understand the adaptation patterns of this species. The high conservation of genomes of this species is very important for the development of new vaccines and analyzes of drug targets against this pathogen. These data can be used in future works, of great relevance for the containment of the disease worldwide.
Databáze: OpenAIRE
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